JP7271311B2 - Gas-liquid separation device and water treatment device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、気体と液体との混合流体を分離させる気液分離装置とこれを用いた水処理装置に関する。 The present invention relates to a gas-liquid separator for separating a mixed fluid of gas and liquid, and a water treatment apparatus using the same.
近年、例えば温泉設備や、或は植物栽培用の栽培システム、養殖設備などにおいて、オゾナイザ(オゾン発生装置)を利用した水処理装置が知られている。この種の水処理設備では、オゾナイザからのオゾンを被処理水に混合してオゾン水を生成するものであり、通常、この水処理設備には、被処理水に混合されずに残存したオゾンガスとの混合流体を処理するための気液分離装置が設けられている。
気液分離装置は、混合流体を気体(オゾンガス)と液体(水)とに分離する機能を有し、気液分離装置によって分離されたオゾンガスは、分解処理された後に外気に排出され、水も適宜処理されるようになっている。
2. Description of the Related Art In recent years, water treatment devices using ozonizers (ozone generators) have been known, for example, in hot spring facilities, cultivation systems for cultivating plants, and aquaculture facilities. In this type of water treatment equipment, ozone from an ozonizer is mixed with water to be treated to generate ozone water. A gas-liquid separator is provided for processing the mixed fluid of the.
The gas-liquid separation device has the function of separating the mixed fluid into gas (ozone gas) and liquid (water). The ozone gas separated by the gas-liquid separation device is decomposed and discharged to the outside air, and the water is also discharged. It is processed as appropriate.
この種の気液分離装置として、例えば、特許文献1の養液栽培システムにおける気液分離装置が開示されている。この分離装置1は、図5に示すように単筒型の構造からなり、円筒状のケーシング2の上部には気液混合流体の入り口3及び気体排出用の出口4、ケーシング2の下部には液体排出用の液体出口5がそれぞれ設けられている。ケーシング2内部には一つのシリンダ状の収容室6が設けられ、この収容室6内に浮き部材7が設けられている。
流体入り口3から収容室6内にオゾンガスと水との混合流体が供給されると、オゾンガスと水との比重の違いから、混合流体中の水は収容室6の底に溜まり、オゾンガスが気体排出用出口4から排出される。収容室6内に一定量の水が溜まると、浮き部材7が浮力により上昇することで液体出口5が開口状態となり、この液体出口5から水が排出されるようになっている。
As a gas-liquid separation device of this type, for example, a gas-liquid separation device in a hydroponic cultivation system is disclosed in
When a mixed fluid of ozone gas and water is supplied from the
一方、特許文献2の気液分離器は、ヒートポンプ式の冷凍サイクルに用いられ、同文献2の図6には2つの筒体が同心上に配置された気液分離器が開示されている。この気液分離器は、略円筒状の筐体の中央に上下に貫通してパイプが配置され、このパイプに形成された上部開孔、下部開孔を通して筐体内部とパイプ内部とが連通されている。筐体の側面には混合流体供給用の管路が接続され、この供給用管路から筐体内部に混合流体が供給される。パイプの内部にはフロート部材が収納され、筐体内への液体の増量に応じてこのフロート部材が昇降動する。
供給用管路から気液混合流体が供給されると、先ず、液体が筐体内の底に溜まりつつ、気体が上部開孔から排出される。筐体内に一定量の水が溜まると、この水が下部開孔を通じてパイプ内に浸入することでフロート部材がパイプ内を上昇し、下部開孔が開口状態となる。これによって、筐体内の液体が下部開孔を通じてパイプ下部に排出しようとしている。
On the other hand, the gas-liquid separator of
When the gas-liquid mixed fluid is supplied from the supply pipeline, first, the gas is discharged from the upper opening while the liquid accumulates at the bottom of the housing. When a certain amount of water accumulates in the housing, the water enters the pipe through the lower opening, causing the float member to rise in the pipe and open the lower opening. As a result, the liquid inside the housing is about to be discharged to the bottom of the pipe through the bottom opening.
前者の特許文献1における気液分離装置において、使用時には、収容室6内の水が全て液体出口5から排出されたり、気液混合流体の入り口3から流入する気液混合流体中の水分量が少なくなると、収納室6に十分に水が溜まらずにその機能を発揮できなくなることがある。このような場合、液体出口5から気体であるオゾンガスが流出するおそれがある。
一方、入り口3から流入する気液混合流体中の液体量が多い場合には、液体の液体出口5からの排出が間に合わなくなり、気体排出用出口4から液体が漏れ出す可能性がある。
In the gas-liquid separation device in the
On the other hand, if the amount of liquid in the gas-liquid mixed fluid flowing in from the
後者の特許文献2の気液分離器は、ヒートポンプ式の冷凍サイクル用として使用されるものであり、高精度な気体と液体との分離処理能力が要求されるものではない。例えば、この気液分離器では、混合流体供給用管路から供給される気液混合流体を旋回させて気体と液体とに分離しているため、気液混合流体入り口からの噴射により分離している特許文献1の気液分離装置に比較して気液分離処理能力が低い。このため、分離された気体中に液体が残存したり、下部開口からの液体に気体が含まれたり、上部開口からの気体に液体が含まれる可能性があり、この気液分離器を有害なオゾンガスを含有するために使用することは適切ではない。
The latter gas-liquid separator of
本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、気液混合流体を気体と液体とに高精度に分離し、コンパクトで簡便な気液分離装置とこれを用いた水処理装置を提供することにある。 The present invention was developed in order to solve the above problems, and its object is to separate a gas-liquid mixed fluid into gas and liquid with high precision, and to provide a compact and simple gas-liquid separator. and to provide a water treatment apparatus using the same.
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、気液分離用の分離本体の内部に、筒状の第1収容室と筒状の第2収容室とを並設し、第1収容室の上部には混合流体流入口を設け、第2収容室には上部に気体流出口を、第2収容室の下部に液体流出口をそれぞれ形成し、かつ第2収容室の内部に液体で浮上する筒形状のフロート体を上下動自在に設け、フロート体の上部と下部で気体流出口と液体流出口をそれぞれ封止可能に設けると共に、並設した第1収容室と第2収容室との間に隔壁を設け、隔壁の上部側と下部側に第1収容室と第2収容室とを連通させた上部連通穴と下部連通穴とをそれぞれ設け、混合流体流入口より噴射された気液混合流体を第1収容室の底部で反射させた状態で拡散させることにより、分離された気体を第1収容室の上方領域に移動させるようにした気液分離装置である。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2に係る発明は、上部連通穴は、少なくともその一部が最も下降した状態のフロート体の上端面よりも上方に配置される位置に形成され、下部連通穴は、少なくともその一部が最も上昇した状態のフロート体の下端面よりも下方に配置される位置に形成される気液分離装置である。
請求項3に係る発明は、隔壁の下部側には、第2収容室に流入する液体によって液体流出口を封止したフロート体が浮き始める所定高さより下方位置に下部連通穴を設け、かつ、隔壁の上部側には、第2収容室に流入する液体によって浮上したフロート体が気体流出口を封止し始める所定高さより上方位置に上部連通穴とをそれぞれ設けた気液分離装置である。
請求項4に係る発明は、混合流体流入口より流入した気液混合流体から分離された液体が第2収容室の底部に蓄積し始め水位が所定高さに溜まるまでは、フロート体が液体流出口の封止を維持して、液体流出口から分離された気体の流出を防止し、水位の上昇に伴いフロート体が気体流出口を封止する状態まで上部連通穴の水没を防いで第2収容室への分離された気体を容易に移動させるようにした気液分離装置である。
In the invention according to
In the invention according to
In the invention according to
請求項5に係る発明は、気体流出口及び/又は液体流出口と、これらに対向するフロート体の上下部との間には、密封シールするためのシール部材を介在させた気液分離装置である。
The invention according to
請求項6に係る発明は、気体流出口及び/又は液体流出口、或はこれらに対向するフロート体の上下部の何れか一方側に突出部が形成され、他方側にこの突出部が当接するシール用シートが装着されている気液分離装置である。
In the invention according to
請求項7に係る発明は、気液分離装置の混合流体流入口にオゾナイザを接続し、気液分離したオゾン水が流れる流路口に紫外線・光触媒ユニットを接続して水処理に用いる水処理装置である。
In the invention according to
請求項1に係る発明によると、分離本体の内部に筒状の第1収容室と筒状の第2収容室とを並設し、第1収容室の上部に設けた混合流体流入口から供給された気液混合流体を第1収容室の底部に混合流体を反射させ、第1収容室内で拡散させて気体と液体とに分離し、主に気体を上部連通穴から、液体を下部連通穴からそれぞれ第2収容室に送ることができる。下部連通穴から流入した液体は、第2収容室の底に溜まり、この状態でフロート体の下部で液体流出口を封止することで、液体流出口からの気体の流出を確実に防止しつつ、気体流出口より気体を流出させることができる。第2収容室に液体が蓄積することでフロート体が上昇し、このフロート体の上昇により液体流出口から液体を流出させることができる。この場合、フロート体が最も上昇したときには、このフロート体の上部で気体流出口を封止して気体流出口からの液体流出を確実に防止する。これにより、気液混合流体を高精度に気液分離することができ、しかも、気液分離用の分離本体の内部に第1収容室と第2収容室とを並設することで装置が大型になるのを回避し、コンパクト化し、簡便に使用可能となる。
According to the first aspect of the invention, a cylindrical first storage chamber and a cylindrical second storage chamber are provided side by side inside the separation main body, and the mixed fluid is supplied from the mixed fluid inlet provided at the top of the first storage chamber. The gas-liquid mixed fluid is reflected to the bottom of the first storage chamber, diffused in the first storage chamber, and separated into gas and liquid, mainly the gas from the upper communication hole and the liquid from the lower communication hole. can be sent to the second containment room from The liquid that has flowed in through the lower communication hole accumulates at the bottom of the second storage chamber. In this state, the liquid outflow port is sealed with the lower portion of the float body, thereby reliably preventing gas from flowing out of the liquid outflow port. , the gas can be discharged from the gas outlet. As the liquid accumulates in the second storage chamber, the float body rises, and the rise of the float body allows the liquid to flow out from the liquid outlet. In this case, when the float body rises to the maximum, the upper part of the float body seals the gas outlet to reliably prevent the liquid from flowing out from the gas outlet. As a result, the gas - liquid mixed fluid can be separated from the gas-liquid mixture with high precision . It is compact and can be used easily.
また、混合気体流入口は、第1収容室の上部に設けているから、気液混合流体の噴射する強さを所定の大きさとしたときに、噴射した気液混合流体を第1収容室の底部で反射して拡散させることが可能になるため、気液混合流体中の気体が上方、液体が下方に移動しやすくなり気液分離の性能を向上させることができる。
Further, since the mixed gas inlet is provided in the upper part of the first storage chamber, when the strength of the gas-liquid mixed fluid is set to a predetermined size, the injected gas-liquid mixed fluid flows into the first storage chamber. Since it is possible to reflect and diffuse at the bottom, the gas in the gas-liquid mixed fluid tends to move upward and the liquid tends to move downward, and the performance of gas-liquid separation can be improved.
請求項2に係る発明によると、フロート体が最も下降した位置にある場合にも、気液混合流体を分離して得られる気体を上部連通穴から通過させて気体流出口より確実に流出させることができ、一方、フロート体が最も上昇した位置にある場合にも、気液混合流体を分離して得られる液体を下部連通穴から確実に通過させて液体流出口より流出させることができる。このため、フロート体の上下動作や上下位置の状態の変化により気液分離機能が妨げられることがなく、気体流出口からは気体のみ、液体流出口からは液体のみを流出させて高精度に気液分離することができる。
請求項3又は4に係る発明によると、隔壁の下部側には、第2収容室に流入する液体によって液体流出口を封止したフロート体が浮き始める所定高さ(H1)より下方位置に下部連通穴を設け、かつ、隔壁の上部側には、第2収容室に流入する液体によって浮上したフロート体が気体流出口を封止し始める所定高さ(H3)より上方位置に上部連通穴とをそれぞれ設けたので、気液混合流体を分離して得られる気体を上部連通穴から通過させて気体流出口より確実に流出させることができ、かつ、気液混合流体を分離して得られる液体を下部連通穴から確実に通過させて液体流出口より流出させることができる。
そして、混合流体流入口より流入した気液混合流体から分離された液体が第2収容室の底部に蓄積し始め水位が所定高さに溜まるまでは、フロート体が液体流出口の封止を維持して、液体流出口から分離された気体の流出を防止し、水位の上昇に伴いフロート体が気体流出口を封止する状態まで上部連通穴の水没を防いで第2収容室への分離された気体を容易に移動させるようにしたので、気体流出口からは気体のみ、液体流出口からは液体のみを流出させて高精度に気液分離することができると共に、気体流出口から流出する気体(オゾンガス)への水の混入を防止し、気液分離装置に接続されたオゾン触媒装置内の触媒の浸潤を阻止してこのオゾンガス触媒装置によるオゾン分解機能を維持でき、かつ、液体流出口に接続されるホースなどの内部が負圧になった場合でも、液体流出口を確実に封止して気体の漏洩を防止できる。
According to the second aspect of the invention, even when the float body is at the lowest position, the gas obtained by separating the gas-liquid mixed fluid is allowed to pass through the upper communication hole and reliably flow out from the gas outlet. On the other hand, even when the float body is at the highest position, the liquid obtained by separating the gas-liquid mixed fluid can surely pass through the lower communication hole and flow out from the liquid outlet. For this reason, the gas-liquid separation function is not hindered by vertical movement of the float body or changes in the vertical position. Liquid separation is possible.
According to the invention according to
The float keeps the liquid outlet sealed until the liquid separated from the gas-liquid mixed fluid flowing from the mixed fluid inlet starts to accumulate at the bottom of the second storage chamber until the water level reaches a predetermined level. As a result, the separated gas is prevented from flowing out from the liquid outlet, and as the water level rises, the upper communication hole is prevented from being submerged until the float body seals the gas outlet, and the liquid is separated into the second storage chamber. Since the gas can be easily moved, only the gas can be discharged from the gas outlet, and only the liquid can be discharged from the liquid outlet. (ozone gas) can be prevented from being mixed with water, the infiltration of the catalyst in the ozone catalyst device connected to the gas-liquid separation device can be prevented, and the ozone decomposition function of this ozone gas catalyst device can be maintained, and Even if the interior of the connected hose or the like becomes negative pressure, the liquid outlet can be reliably sealed to prevent gas leakage.
請求項5に係る発明によると、気体流出口、液体流出口と、これらに対向するフロート体の上下部とをシール部材で密封シールできるため、第2収容室に液体が溜まってフロート体が最上部まで上昇したときには、気体流出口をフロート体上部のシール部材で塞いでこの液体の気体流出口からの漏れを防ぐ。一方、第2収容室に気体が溜まってフロート体が最下部に下降したときには、液体流出口をフロート体下部のシール部材で塞いでこの気体の液体流出口からの漏れを防ぐことができる。
According to the fifth aspect of the invention, since the gas outlet, the liquid outlet, and the upper and lower parts of the float body facing them can be hermetically sealed by the sealing member, the liquid accumulates in the second storage chamber and the float body is at its maximum. When the float rises to the top, the gas outflow port is closed with a sealing member at the top of the float body to prevent the liquid from leaking from the gas outflow port. On the other hand, when gas accumulates in the second storage chamber and the float body descends to the lowest position, the liquid outlet can be blocked by the seal member at the bottom of the float body to prevent the gas from leaking from the liquid outlet.
請求項6に係る発明によると、気体流出口、液体流出口と、これらに対向するフロート体とが当接したときに、これらの当接面積を小さくしていることで、より強くこれらを圧接させて封止力を向上させ、不要な液体又は気体の漏れを確実に防止することができる。
According to the sixth aspect of the invention, when the gas outflow port, the liquid outflow port, and the float body facing them come into contact with each other, their contact areas are made small, so that they are pressed against each other more strongly. It is possible to increase the sealing force and reliably prevent unnecessary liquid or gas leakage.
請求項7に係る発明によると、オゾナイザにより生成されたオゾン水に含まれる気液混合流体を、オゾンと水とに高精度に分離し、分離したオゾンに含まれる水分を抑えることが可能になる。このため、分離後のオゾンをオゾン触媒などの処理部材で処理する場合に、液体により処理部材を劣化させるおそれがなく、処理部材を用いて継続的にオゾンを高精度に分解できる。
According to the seventh aspect of the invention, the gas-liquid mixed fluid contained in the ozonized water generated by the ozonizer can be separated into ozone and water with high precision, and the moisture contained in the separated ozone can be suppressed. . Therefore, when the ozone after separation is processed by a processing member such as an ozone catalyst, ozone can be continuously decomposed with high accuracy using the processing member without the risk of deterioration of the processing member due to the liquid.
以下に、本発明における気液分離装置とこれを用いた水処置装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1においては、除菌浄化用の水処理装置の実施形態を示しており、図2~図4においては、水処理装置に用いられる本発明の気液分離装置の実施形態を示している。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of the gas-liquid separation apparatus in this invention and the water treatment apparatus using the same is described in detail based on drawing. FIG. 1 shows an embodiment of a water treatment apparatus for sterilization and purification, and FIGS. 2 to 4 show embodiments of a gas-liquid separation apparatus of the present invention used in the water treatment apparatus.
図1における水処理装置は、例えば植物栽培用の栽培システム、温泉設備、養殖設備などの図示しない水処理用設備の一部として設けられ、この水処理設備を流れる新たな水や一度使用した水を除菌浄化して利用するために用いられる。本例の水処理装置は、水処理用設備の流路からバイパス状に分岐して設けられ、オゾン供給部11と、紫外線照射部12と、光触媒作用部13とを有し、水処理設備を流れる水の一部又は全部を処理可能になっている。
The water treatment apparatus in FIG. 1 is provided as a part of water treatment equipment (not shown) such as a cultivation system for plant cultivation, hot spring equipment, aquaculture equipment, etc. New water flowing through this water treatment equipment and once used water It is used to sterilize and use. The water treatment apparatus of this example is provided in a bypass form from the flow path of the water treatment equipment, and has an
水処理装置において、オゾン供給部11は内部を流れる被処理水にオゾンを供給し、紫外線照射部12は被処理水に紫外線を照射し、光触媒作用部13は被処理水に光触媒を作用させる機能を有する。オゾン供給部11はオゾナイザ20内に設けられ、紫外線照射部12及び光触媒作用部13は、紫外線・光触媒ユニット21内にそれぞれ設けられている。オゾナイザ20と紫外線・光触媒ユニット21とは別ユニットとして形成され、オゾナイザ20の下流側に紫外線・光触媒ユニット21が接続されて水処理装置が構成されている。
In the water treatment apparatus, the
上記の構成により、水処理装置は、オゾナイザ20により生成したオゾンガスを被処理水に供給してオゾン水を生成し、さらに紫外線・光触媒ユニット21により紫外線を照射し、かつ光触媒を作用させて除菌浄化することが可能になっている。
With the above configuration, the water treatment apparatus supplies ozone gas generated by the
この場合、水処理装置において気液分離装置の混合流体流入口にオゾナイザ20が設けられ、気液分離されたオゾン水が流れる流路口に紫外線・光触媒ユニット21が設けられた状態で水処理に用いられる。気液分離装置は、後述するように、オゾナイザ20からの気液混合流体を気体と液体とに分離する機能を有している。
さらに、気液分離装置とオゾナイザ20との間には、エジェクタ22、エアセパレータ23、気液分離装置にはオゾン触媒装置24がそれぞれ備えられている。
In this case, in the water treatment apparatus, the
Further, an ejector 22 and an
また、水処理装置におけるオゾナイザ20の流入側には、水処理用設備の流路から分岐された入口側流路30が接続され、この入口側流路30からポンプ31によってオゾナイザ20に被処理水が供給可能に設けられる。オゾナイザ20の流出側には被処理水が流れる第1流出路32、オゾナイザにより生成されたオゾンが流れる第2流出路33が、それぞれエジェクタ22に接続されている。第2流出路33とエジェクタ22との間には、逆流防止用の逆止弁34が設けられる。
An inlet-
エジェクタ22の流出側にはエアセパレータ23が接続され、このエアセパレータ23の下部位置にはオゾン水(液体)流出側である液体流路35が設けられ、この液体流路35は紫外線・光触媒ユニット21の流入側に接続される。紫外線・光触媒ユニット21の流出側には戻り流路36が設けられ、この戻り流路36は水処理設備に接続されている。水処理装置により処理されたオゾン水は、戻り流路36を介して水処理設備に戻される。
An
エアセパレータ23の上部には接続流路37が設けられ、この接続流路37は、気液分離装置の入力側に図示しない雄螺子部を介して接続される。エアセパレータ23によりオゾン水から分離された気液混合流体(気体を主とする流体、液体を含む気体からなる流体、液体を主とする流体)は、接続流路37を介して気液分離装置に供給可能に設けられる。
A
本発明の気液分離装置は、オゾナイザ20側(エアセパレータ23側)から送られる水を含んだオゾン、すなわち気液混合流体を処理し、この気液混合流体を成す気体(オゾン)Gと液体(水)Lとに分離可能になっている。図2~図4において、気液分離装置は、気液分離用の内部空間Sを有する樹脂材料からなる分離本体41を備え、この分離本体41内には、隔壁42を介して第1収容室43と第2収容室44とが配されている。
The gas-liquid separation apparatus of the present invention treats ozone containing water sent from the
分離本体41において、第1収容室43の底部43aよりも第2収容室44の底部44aがより低い位置になるように設けられ、この第2収容室44の内部には、円柱形状のフロート体45が上下動自在に収納されている。このように第1収容室43の底部43aよりも第2収容室44の底部44aが低いことで、第1収容室43に蓄積した液体Lを第2収容室44に速やかに送り、スムーズに流出させることが可能になっている。
In the separation
分離本体41の上部には上蓋部材50、下部には底蓋部材51がそれぞれ取付けられ、これらは樹脂材料により形成されている。上蓋部材50は、第1収容室43、第2収容室44の上部に、それぞれOリング52を介して図示しないボルト等で固定される。第1収容室43の上蓋部材50の中央位置には、雌螺子部53及び混合流体流入口55が、第1収容室43内部に連通するように設けられる。雌螺子部53には前述した接続流路37の雄螺子部が接続され、エアセパレータ23から気液混合流体が混合流体流入口55を通して第1収容室43に供給される。本例では、混合流体流入口55が第1収容室43の上部(上面側)に設けられているが、この混合流体流入口は、第1収容室43の上部側面付近、或はそれ以外の位置に設けられていてもよい。
A
一方、第2収容室44に取付けられた上蓋部材50の中央位置には、雌螺子部53及び気体流出口56が第2収容室44内部に連通するように設けられる。この雌螺子部53には、図示しない雄螺子部を介して気体流路57が接続され、この気体流路57の流出側にオゾン触媒装置24が接続される。これにより、気体流出口56を介して第2収容室44から外部に流出された気体Gは、気体流路57を通してオゾン触媒装置24に送られる。
On the other hand, a
底蓋部材51は、第2収容室44の下部にOリング52を介して図示しないボルト等で固定される。底蓋部材51の中央位置には、雌螺子部58及び液体流出用の液体流出口60が第2収容室44に連通するように設けられる。雌螺子部58には雄螺子部61を介して排出流路62が接続され、この排出流路62から分離された水が排出される。液体流出口60と前述の気体流出口56は、第2収容室44の中心と同軸上に設けられている。第2収容室44内の気体流出口56、液体流出口60には、それぞれ突出部65が形成され、一方、第1収容室43内の混合流体流入口55にも、同様にして突出部65が形成されている。
The
フロート体45の内部には空気層70が設けられ、フロート体45は、この空気層70により、フロート体45が第2収容室44に蓄積した液体(処理水)Lに対して浮上(上昇)可能になっている。
フロート体45の上下面の中央位置には有底の凹部71が形成され、この凹部71にはシール用シート72がそれぞれ取付けられている。上下の各シート72はゴム材料により設けられ、気体流出口56の突出部65の先端面、液体流出口60の突出部65の先端面と対向する位置に設けられる。これらシート72がシール部となり、気体流出口56、液体流出口60をそれぞれシールするようになっている。
本例におけるシート72は、外径φ8mm、板厚3mmの略円柱形状に形成され、上下の各凹部71に対して、嵌め込み固定された状態で接着剤により固着されている。
An
Bottomed recesses 71 are formed in the central positions of the upper and lower surfaces of the
The
上記のように、気体流出口56及び液体流出口60と、これらに対向するフロート体45の上下部との間には、これらを密封シールするためのシート72がシール部材として介在されている。これにより、フロート体45が第2収容室44内を上下動するときには、その上下部で気体流出口56と液体流出口60とを封止可能になっている。この場合、フロート体45が、第2収容室44内で最も下降したときに底部44a側のシート72が液体流出口60の突出部65と密着シールし、一方、最も浮上したときに上部側のシート72が気体流出口56の突出部65と密着シールするようになっている。
As described above, the
なお、フロート体45の上部側シート72の上端側、及びフロート体45の下部側シート72の下端側には、それぞれ中央に図示しない凹面が形成されていてもよい。この場合、凹面は、突出部65、65と対向する位置に配置され、その内径が突出部65の外径よりも大径で、深さが突出部65の高さよりもやや小さい寸法に設けられているとよい。これにより、前述した液体流出口60及び気体流出口56の各突出部65の先端面が、対向する凹面に当接可能となる。
The upper end side of the
第1収容室43と第2収容室44との隔壁42において、その上部側と下部側には、第1収容室43と第2収容室44とを連通させる上部連通穴80と下部連通穴81とがそれぞれ設けられる。
In the
これら2つの連通穴80、81のうち、上部連通穴80は、少なくともその一部が最も下降した状態のフロート体45の上端面45aよりも、上方に配置される位置に形成される。これにより、フロート体45の最も下降した状態、すなわち第2収容室44に液体Lが溜まっていない状態では、第1収容室43と第2収容室44とが上部連通穴80を通して連通状態にある。そのため、混合流体流入口55から気液混合流体が第1収容室43に流入するときに、開口状態の上部連通穴80を通して気液混合流体中の気体Gが分離され、気体流出口56から流出される。
Of these two
下部連通穴81は、少なくともその一部が最も上昇した状態のフロート体45の下端面45bよりも、下方に配置される位置に形成される。これにより、フロート体45の最も上昇した状態、すなわち第2収容室44に液体Lが充満した状態であっても、開口状態の下部連通穴81を通して第1収容室43と第2収容室44とが連通状態にある。そのため、分離本体41に蓄積した液体Lが、開口状態の下部連通穴81を通して液体流出口60から流出される。
The
混合流体流入口55は、気液混合流体を噴射可能な形状に設けられると共に、噴射した気液混合流体を第1収容室43の底部43aで反射し拡散させる位置に設けられている。
The
エジェクタ22は、オゾナイザ20の流出側に接続され、このエジェクタ22により被処理水にオゾンが混合される。オゾンが混合された状態の水は、エジェクタ22の流出側に接続されたエアセパレータ23に送られる。
The ejector 22 is connected to the outflow side of the
エアセパレータ23は、気液分離装置の流入側に設置され、オゾン(気体)と水(液体)との混合流体を対象として、オゾン水(液体成分)から水分を含有する気体成分を分離する機能を有している。エアセパレータ23は略円筒形状を呈し、その外周面の偏心位置に設けられた混合流体の導入口82、上部に設けられた空気抜き出口83、下部に設けられた液体出口84を有している。導入口82から混合流体が流入したときには、この混合流体が内部で旋回し、旋回流により中心に溜まった気体を主とする成分が空気抜き出口83を通して気液分離装置に供給される。一方、旋回流により外周側に集まったオゾン水は、液体出口84を通って紫外線・光触媒ユニット21に供給される。
The
気液分離装置に接続されたオゾン触媒装置24は、気液分離装置により分離されたオゾンを分解するために設けられる。オゾン触媒装置24の内部には図示しない分離用触媒が収納され、外部にはこの触媒により分解処理されたオゾンが外部に放出するための図示しない排気路が設けられている。
An
なお、上記実施形態においては、気体流出口56、液体流出口60にそれぞれ突出部65が形成され、フロート体45にこれら突出部65が当接するシート72が装着されているが、これらは反対であってもよい。さらに、何れの場合であっても、気体流出口56又は液体流出口60の何れか一方側に突出部65又はシート72を設け、これらの他方側であるフロート体45にシート72又は突出部65を設けた構成としてもよい。
In the above embodiment, the
上下の各シート72は、気体流出口56、液体流出口60を密着シールできるものであれば、各種のゴム材料により形成可能であり、また、ゴム材料以外にも、樹脂材料等の各種シール性を発揮可能な材料により形成することもできる。
The upper and
分離本体41は一体形状に設けられているが、第1収容室43側と第2収容室44側とをそれぞれ別体に形成し、これらを組合わせて一体化して分離本体を設けるようにしてもよい。この場合、それぞれの収容室側に設けた隔壁に上部連通穴、下部連通穴を形成し、これら連通穴を位置合わせしつつ各連通穴に図示しない管状のキャップ部材を装着することにより結合できる。第1収容室と第2収容室とを分離可能な構造に設けた場合には、分離本体内のフロート体等の内部部品の清掃が容易となる。
The separation
次いで、上述した気液分離装置を用いた水処理装置で被処理水を除菌浄化する場合の動作並び作用を説明する。
入口側流路30からポンプ31により被処理水を水処理装置側に流したときには、この被処理水は、先ず、オゾナイザ20内を通過して第1流出路32からエジェクタ22側に流出すると同時に、オゾナイザ20によりオゾンが生成され、このオゾンが第2流出路33よりエジェクタ22に供給される。オゾナイザ20からの水とオゾンは、エジェクタ22により混合されて微細気泡状のオゾン水が生成される。
Next, the operation and effect of sterilizing and purifying the water to be treated by the water treatment apparatus using the gas-liquid separator described above will be described.
When the water to be treated is caused to flow from the inlet-
このオゾン水は、エジェクタ22からエアセパレータ23に送られ、このエアセパレータ23によりオゾン水として使用可能な液体成分と、オゾン水として使用することが難しい気液混合流体とに分離される。エアセパレータ23で分離された液体成分は、液体流路35から紫外線・光触媒ユニット21に送られ、紫外線の照射及び光触媒の作用による処理がなされて除菌浄化される。除菌浄化後のオゾン水は、戻り流路36を通して水処理設備の流路に戻される。
This ozonated water is sent from the ejector 22 to the
一方、エアセパレータ23で分離された気液混合流体は、オゾンを分離した後に処理する必要があることから、気液分離装置の分離本体41に供給される。
この場合、混合流体流入口55から気液混合流体が流入すると、水(液体)Lとオゾン(気体)Gとの比重が異なり、水LがオゾンGよりも重いことから、気液混合流体中の液体成分である水Lが第1収容室43の底付近、気体成分であるオゾンGが第1収容室43の上部付近に移動するようにして気液分離される。
On the other hand, the gas-liquid mixed fluid separated by the
In this case, when the gas-liquid mixed fluid flows in from the
しかも、本例では、混合流体流入口55が第1収容室43の上部(上面側)に設けられていることで、気液混合流体の噴射する強さを大きくすることにより、図2の二点鎖線に示すように、混合流体流入口55から第1収容室43の底面43a側に気液混合流体を噴射するように供給することが可能になっている。この場合、噴射された気液混合流体は、第1収容室43の底部43aで反射し拡散された状態となる。これにより、気液混合流体中のオゾンGが上方、水Lが下方により移動しやすくなり、気液分離性能が一層向上している。
Moreover, in this example, since the
このように、気液混合流体が第1収容室43内で気体Gと液体Lとに分離され、第1収容室43の上部付近の気体Gが上部連通穴80を通して第2収容室44に移動し、気体流出口56から流出するようになっている。流出した気体(オゾン)Gは、気体流路57を通してオゾン触媒装置24に送られ、このオゾン触媒装置24により分解処理されて無害化された後に、図示しない排気路を通して外気に放出される。
In this way, the gas-liquid mixed fluid is separated into the gas G and the liquid L in the
第1収容室43で分離された液体Lは底部43aに蓄積し、水位の上昇により下部連通穴81に達したときには、下部連通穴81を通して第2収容室44内に流れ込む。この場合、第2収容室44に液体Lが無い場合や、フロート体45を上昇させるほどの水位の上昇が無いときには、フロート体45が最も下降した状態を維持する。そのため、図2に示すように、シート72と突出部65の先端面とが当接シールして液体流出口60を封止し、分離された気体G及び液体Lがこの液体流出口60から漏れ出すことの無い状態で、図の破線に示した流れにより前述の気体流出口56から確実に気体Gを流出させることができる。
The liquid L separated in the
本例の場合、図において液体Lが第2収容室44の底部44aから高さH1=20~22mm程度の高さに溜まるまではフロート体45が最も下降した状態を維持し、液体Lの溜まった状態が維持される。このため、水位がこの高さH1に達するまでは、混合流体流入口55から気体Gのみが流入したとしても、液体流出口60から気体Gが流出することはなく、気体流出口56からのみ気体Gが流出する。
In the case of this example, the
分離本体41内への液体Lの蓄積が進み、液面の上昇により底部44aからの高さH1が20~22mmを超えると、図3に示すように、蓄積した液体Lへの浮力によりフロート体45が浮いた状態となり、シート72が液体流出口60の突出部65の先端面から離れる。これにより、破線に示した気体流出口56から気体Gのみを流出可能な状態で、一点鎖線に示すように、液体流出口60から分離された液体Lのみが速やかに流出する。
When the accumulation of the liquid L in the
分離された液体Lが液体流出口60から流出されて液面が下がると、フロート体45もそれに伴って下降する。その際、第2収容室44から液体Lが完全に流出したり、フロート体45を上昇させる水位よりも低い液面になったときには、フロート体45は図2の状態まで下降し、液体流出口60からの液体Lの流出が停止した状態となる。
一方、液体流出口60からの液体Lの流出量よりも分離された液体Lの蓄積量が多い場合には、液面の上昇によりフロート体45が浮上し続けるようになる。
When the separated liquid L is discharged from the
On the other hand, when the accumulated amount of the separated liquid L is larger than the amount of the liquid L flowing out from the
図4においては、フロート体45が図3の状態からさらに上昇し、フロート体45上部のシート72が気体流出口56の突出部65に当接シールした状態を示している。このようにフロート体45が第2収容室44の最上部まで浮上したときには、気体流出口56を確実に塞いでこの気体流出口56からの液体Lの漏れを確実に防ぐことができる。
4 shows a state in which the
本例においては、フロート体45が第2収容室44の最上部まで浮上した場合は、このフロート体45の下端面45bから第2収容室44の底部44aまでの高さH2が約23mmとなる。これに対して、前述したように、下部連通穴81は、少なくともその一部が最も浮上した状態のフロート体45の下端面45bよりも下方に配置され、本例では下部連通穴81の上端が浮上時のフロート体下端面45bの高さH2の23mmよりも下方になるように配置される。これにより、フロート体45の位置に影響をほぼ受けることなく、主に液体Lの移動用として機能する下部連通穴81を通して、第1収容室43から第2収容室44に液体がスムーズに移動する。
In this example, when the
なお、仮に、高さH2である23mmよりも上に下部連通穴81を形成した場合には、フロート体45が浮上して第1収容室43から第2収容室44に液体Lが流れ込むときに、この水の流れに影響を受けてフロート体45が回転したり傾いたりする可能性が生じる。この場合、これらによってフロート体45の浮上が妨げられて気体流出口56を確実に封止できなくなるおそれがある。
Incidentally, if the
混合流体流入口55から液体Lのみが流入するような特殊な場合を除き、フロート体45が気体流出口56を封止する状態まで浮上すると、第1収容室43の底面から水面までの高さH3が約46mmとなる。このとき、第2収容室44の水面も第1収容室43と同じ高さとなる。これに対して、本例では上部連通穴80をその上端が高さ46mmよりも高くなる位置に形成していることで、この上部連通穴80の水没を防いで分離させた気体Gをスムーズに第2収容室44に移動できるようになっている。
Except for special cases where only the liquid L flows in from the
液体流出口60、気体流出口56が、第2収容室44の中心と同軸上に配置されていることから、フロート体45の上下部の各シート72と、液体流出口60の突出部65、気体流出口56の突出部65とをそれぞれ平行に接触させることが可能になり封止性が向上する。合わせて、仮にフロート体45が回転したとしても、各シート72と液体流出口60の突出部65並びに気体流出口56の突出部65との位置ずれを防ぎ、これらを確実に当接シールさせることが可能になっている。
Since the
上述したように、本発明の気液分離装置は、分離本体41内に隔壁42を介して第1収容室43と第2収容室44とを配し、第1収容室43に混合流体流入口55、第2収容室44に気体流出口56と液体流出口60をそれぞれ設け、フロート体45の上下部で気体流出口56及び液体流出口60を封止し、隔壁42には上部連通穴80と下部連通穴81とをそれぞれ設けている。これにより、全体のコンパクト化を図り水処理装置への狭いスペースにも設置可能となる。エアセパレータ23から供給される気液混合流体が、オゾンガス(気体)Gを主とする流体、水(液体)Lを含むオゾンガス(気体)Gからなる流体、水(液体)Lを主とする流体の何れの状態の場合であっても、分離本体41内でオゾンガスGと水Lとに分離し、気体流出口56から水Lの流出を確実に防ぎつつオゾンガスGのみを流出でき、液体流出口60からオゾンガスGの流出を確実に防ぎつつ、水Lのみを流出させることができる。
As described above, in the gas-liquid separation device of the present invention, the
しかも、気体流出口56及び液体流出口60にそれぞれ突出部65を設け、この突出部65と対向するフロート体45の上下部にシール用シート72を装着しているので、突出部65先端面がシート72に当接したときにこれらの当接部位に力が集中して封止力を向上できる。
Moreover, the
なお、上部側シート72の上端面、下部側シート72の下端面に凹面をそれぞれ形成したときには、これら凹面に各突出部65の先端面を当接させているので、シート72の変形量が増えてシート72の突出部65に対する反発力を増加させられるので、より一層封止力を高めることができる。
When concave surfaces are formed on the upper end surface of the
この場合、分離本体41内に液体Lが溜まっていない状態や、液体Lが極端に少ない場合であっても、下部シート72と液体流出口60の突出部65先端面とが当接シールすることにより、液体流出口60からのオゾンガスGの流出を阻止した状態で、気体流出口56からオゾンガスGを流出できる。
In this case, even when the liquid L is not accumulated in the separation
一方、例えば、エアセパレータ23の故障や不調により気液混合流体中の気体Gの量が少なくなり、混合流体流入口55から液体Lのみや液体Lの割合の高い気液混合流体が流入したとしても、上部シート72と気体流出口56の突出部65先端面とが当接シールすることにより、気体流出口56からの水Lの流出を阻止した状態で、液体流出口60から水Lを流出できる。
On the other hand, for example, if the amount of gas G in the gas-liquid mixed fluid decreases due to a failure or malfunction of the
これにより、気体流出口56から流出するオゾンガスGへの水Lの混入を防止し、気液分離装置に接続されたオゾン触媒装置24内の触媒の浸潤を阻止してこのオゾンガス触媒装置24によるオゾン分解機能を維持できる。
また、液体流出口60に接続される図示しないホースの内部が負圧になった場合でも、液体流出口60を確実に封止して気体Gの漏洩を防止できる。
This prevents the water L from being mixed with the ozone gas G flowing out from the
Further, even if the interior of the hose (not shown) connected to the
次に、上述した実施形態の気液分離装置について、水処理装置に接続した状態で混合流体流入口55から流体を供給したときの封止性能試験を実施した。試験は、次の(1)~(5)までの条件によりそれぞれおこなった。
(1)混合流体流入口55から液体Lのみを流入させ、気体流出口56からの液体Lの流出を確認した。混合流体流入口55から流入させる液体Lとして、0.02MPaに加圧したものを使用し、5分間、気体流出口56からの液体Lの漏れを測定した。
(2)(1)と同様に、混合流体流入口55から液体Lのみを流入させ、気体流出口56からの液体Lの流出を確認した。混合流体流入口55から流入させる液体Lとして、(1)よりも圧力の高い0.1MPaに加圧したものを使用し、5分間、気体流出口56からの液体Lの漏れを測定した。
(3)混合流体流入口55から気体Gのみを流入させ、液体流出口60からの気体Gの流出を確認した。混合流体流入口55から流入させる気体Gとして、0.1MPaのものを使用し、5分間、液体流出口60からの気体Gの漏れを測定した。
(4)(3)と同様に、混合流体流入口55から気体Gのみを流入させ、液体流出口60からの気体Gの流出を確認した。混合流体流入口55から流入させる気体Gとして、0.2Paのものを使用し、5分間、液体流出口60からの気体Gの漏れを測定した。
(5)水処理装置を通常運転させた状態で液体流出口60を閉塞し、気体流出口56からの液体Lの流出を確認した。
上記の条件(1)~(5)までのそれぞれの封止性能試験の測定結果を表1に示す。
Next, for the gas-liquid separation device of the embodiment described above, a sealing performance test was conducted when fluid was supplied from the
(1) Only the liquid L was allowed to flow in from the
(2) As in (1), only the liquid L was allowed to flow in from the
(3) Only the gas G was allowed to flow in from the
(4) As in (3), only the gas G was allowed to flow in from the
(5) The
Table 1 shows the measurement results of the sealing performance tests under the above conditions (1) to (5).
表1の結果より、条件(1)、(2)については、エアセパレータ23の異常を想定し、水処理装置の循環配管(40A)からチューブで気液分離装置に直接液体Lを充填した結果、分離本体41内が満水状態となったときは、気体流出口56からの液体Lの漏れは無かったことが確認された。
From the results in Table 1, for conditions (1) and (2), assuming an abnormality in the
条件(3)、(4)については、エアセパレータ23の異常を想定し、気液分離装置の混合流体流入口55から気体(エア)Gのみを流入させた結果、液体流出口60からの気体Gの漏れの無いことが確認された。
Regarding the conditions (3) and (4), assuming that the
条件(5)については、液体流出口60が何らかの原因により閉塞された場合を想定し、液体流出口60の閉塞状態で試験をおこなった結果、気液分離装置の分離本体41内が満水になる前にエアセパレータ23側からの気液混合流体の供給が停止し、気体流出口56から気体Gのみが流出されたことが確認された。
Regarding the condition (5), assuming that the
以上のことから、各種の異常時を想定した条件(1)~(5)までの各封止性能試験の結果、本発明の気液分離装置は、何れの条件に対しても良好な結果が得られた。 From the above, as a result of each sealing performance test from conditions (1) to (5) assuming various abnormal times, the gas-liquid separation device of the present invention shows good results under any conditions. Got.
本実施形態の気液分離装置は、高さ約115mm、幅約90mm、奥行約45mmであり、図5と比べ、高さと奥行は同一であるからコンパクトな気液分離装置とすることができる。 The gas-liquid separation device of this embodiment has a height of about 115 mm, a width of about 90 mm, and a depth of about 45 mm. Compared to FIG. 5, the height and depth are the same, so the gas-liquid separation device can be made compact.
なお、混合流体流入口55側の突出部65は形成されていなくてもよいが、上蓋部材50と底蓋部材51の部品を共有することができるため、コスト低減や、交換部品の管理工数等を削減することができる。
Although the projecting
本例においては、第1収容室43と第2収容室44の内径は略同一であるが、第1収容室43の内径が第2収容室44の内径よりも大きい方が、気液混合流体が流入する第1収容室43の体積が大きくなるため、多量の液体が混合流体流入口55に流入した場合でも確実に気液分離をすることができる。
In this example, the inner diameters of the
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。例えば、気液分離装置として水処理装置以外の装置にも適用することができ、さらには、水以外の被処理流体に用いたり、オゾンガス以外のガスを供給する場合に適用することも可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the description of the above embodiments, and is within the spirit of the invention described in the claims of the present invention. and can be modified in various ways. For example, it can be applied as a gas-liquid separation device to devices other than water treatment devices, and furthermore, it can be used for fluids to be treated other than water, and can be applied to supply gases other than ozone gas. .
20 オゾナイザ
41 分離本体
42 隔壁
43 第1収容室
44 第2収容室
45 フロート体
45a 上端面
45b 下端面
55 混合流体流入口
56 気体流出口
60 液体流出口
65 突出部
72 シール用シート(シール部材)
80 上部連通穴
81 下部連通穴
S 内部空間
20
80
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